УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СПРЕССОВАННОГО ЖЕЛЕЗА ИЗ ВОССТАНОВЛЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ МЕЛКОДИСПЕРСНОЕ ВОССТАНОВЛЕННОЕ ЖЕЛЕЗО, И УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА РАСПЛАВЛЕННОГО ЖЕЛЕЗА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СПРЕССОВАННОГО ЖЕЛЕЗА Российский патент 2009 года по МПК C22B1/16 C21B13/00 

Предпосылки изобретения

1. Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству для производства спрессованного железа и к установке для производства расплавленного железа, включающей устройство для производства спрессованного железа. В частности, изобретение относится к устройству для производства спрессованного железа путем уплотнения восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное железо прямого восстановления, и к установке для производства расплавленного железа, включающей устройство для производства спрессованного железа.

2. Уровень техники

Металлургическая промышленность является главной отраслью, поставляющей основные материалы, необходимые для конструирования и производства автомобилей, судов, бытовой техники и т.д. Кроме того, это производство имеет самую длинную историю развития с начала истории человеческого общества. Сталеплавильные заводы, которые являются основным звеном металлургической промышленности, производят сталь из расплавленного металла и поставляют ее заказчикам. При этом сначала производится расплавленное железо (т.е. передельный чугун в расплавленном виде) с использованием железной руды и угля в качестве сырьевых материалов.

Сегодня приблизительно 60% мирового производства металла осуществляется способом плавки в доменных печах, которые используются начиная с четырнадцатого века. В соответствии с вышеописанным способом железная руда, которая прошла через процесс обжига, и кокс, полученный из коксующегося каменного угля, используемого в качестве сырьевого материала, загружаются вместе в доменную печь, куда подается кислород для восстановления железной руды в железо, так что получается расплавленное железо. Для способа доменной плавки, который наиболее широко распространен на предприятиях, где получают расплавленное железо, необходимо, чтобы сырьевые материалы имели прочность не ниже определенной величины и такие размеры частиц, которые обеспечивали бы их газопроницаемость при нахождении в печи с учетом характеристик происходящих реакций. Для этого в качестве источника углерода, который используется как топливо и как восстановительный агент, необходим кокс, получаемый при переработке особых сортов угля. Кроме того, в качестве источника железа необходима обожженная руда, которая прошла последовательный агломерационный процесс. Таким образом, для современного процесса плавки в доменной печи необходимо иметь оборудование предварительной обработки сырьевых материалов, такое как оборудование для производства кокса и оборудование для обжига руды, т.е. в дополнение к доменной печи необходимо иметь вспомогательное оборудование, а также оборудование для предотвращения и уменьшения загрязнения окружающей среды, вызываемого таким вспомогательным оборудованием. Как следствие, большие средства, которые приходится вкладывать в такое оборудование, приводят к увеличению производственных затрат.

Для устранения этих недостатков доменной плавки на всех сталеплавильных заводах мира прилагаются значительные усилия по разработке процесса восстановительной плавки, при котором расплавленное железо получают при непосредственном использовании мелкого угля (в качестве топлива и восстановительного реагента) и мелкодисперсной руды. Такая плавка используется при производстве более 80% всей производимой в мире руды.

Установка для получения расплавленного железа при прямом использовании мелкого угля и измельченной руды описана в патенте США 5534046. Установка, описанная в патенте США №5534046, содержит трехкаскадные реакторы с псевдоожиженным слоем, обеспечивающие создание кипящего псевдоожиженного слоя, и связанную с ними газогенераторную плавильную печь. Мелкодисперсная железная руда с добавками загружается в первый реактор с псевдоожиженным слоем при комнатной температуре и последовательно проходит через трехкаскадные реакторы с псевдоожиженным слоем. Благодаря тому что в трехкаскадные реакторы с псевдоожиженным слоем подается горячий восстановительный газ, образуемый в газогенераторной плавильной печи, температура железной руды и добавок при контакте с горячим восстановительным газом повышается. При этом происходит восстановление 90% или более железной руды и добавок и 30% или более руды подвергаются обжигу, после чего они загружаются в газогенераторную печь.

При подаче угля в газогенераторную плавильную печь образуется псевдоожиженный угольный слой. В псевдоожиженном угольном слое происходит плавление железной руды и добавок и образование шлака, которые затем выгружаются в виде расплавленного железа и шлака. Кислород, вводимый через фурмы, установленные на внешней стенке газогенераторной плавильной печи, сжигает псевдоожиженный угольный слой и превращается в горячий восстановительный газ. Затем горячий восстановительный газ подается на реакторы с псевдоожиженным слоем для восстановления железной руды и добавок и выпускается наружу.

Однако, в связи с тем что высокоскоростной газовый поток образуется в верхней части газогенераторной плавильной печи, которая входит в состав вышеуказанной установки для производства расплавленного железа, мелкодисперсное восстановленное железо и обожженные добавки, подаваемые в плавильную печь, разделяются и уносятся. Кроме того, при загрузке мелкодисперсной восстановленной руды и обожженных добавок в плавильную печь не всегда можно обеспечить проникновение газа и жидкости в плотный угольный слой в плавильной печи.

С целью устранения вышеуказанных недостатков был разработан способ брикетирования мелкодисперсной восстановленной руды и добавок и их загрузки в плавильную печь. В патенте США №5666638 описаны способ и установка для производства брикетов овальной формы из губчатого железа. Кроме того, в патентах США №4093455, №4076520 и №4033559 описаны способ и устройство для производства пластинчатых или рифленых брикетов из губчатого железа. Мелкодисперсное восстановленное железо брикетируют горячим и затем охлаждают, благодаря чему получают брикеты губчатого железа, удобные для последующей транспортировки на большие расстояния.

Для производства небольшого количества брикетов из губчатого железа можно использовать шнековый питатель, установленный вертикально, но он не подходит для крупномасштабного производства. Когда брикеты из губчатого железа производят вышеописанным способом, увеличение количества загружаемого мелкодисперсного восстановленного железа для увеличения количества производимых брикетов приводит к тому, что относительно меньшее количество мелкодисперсного железа распределяется в центральную часть валков, вследствие чего средняя часть брикета может разрушаться. Кроме того, по мере увеличения длины валка в связи с тем, что в крупномасштабных установках валки для прессования и формования мелкодисперсного железа имеют большие размеры, загружаемое мелкодисперсное железо будет подаваться неравномерно по длине валков, что приводит к явлению раскалывания, под которым имеется в виду разрушение средней части брикета, а это, в свою очередь, становится причиной образования большого количества пыли на последующем этапе измельчения.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков путем создания устройства для производства спрессованного железа, которое подходит для крупномасштабного производства.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает создание установки для производства расплавленного железа, оснащенной предлагаемым устройством для производства спрессованного железа.

Устройство для производства спрессованного железа в соответствии с настоящим изобретением содержит загрузочный бункер, в который загружаются восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, шнековые питатели, установленные внутри загрузочного бункера и образующие острый угол с вертикалью, которые выгружают восстановленные материалы из загрузочного бункера, и пару валков, установленных с зазором между ними. Валки уплотняют восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо и выгружаемые из загрузочного бункера шнековыми питателями, производя спрессованное железо. Шнековые питатели установлены рядом друг с другом вдоль осей валков, так что продолжения центральных осей шнековых питателей проходят через зазор между валками с пересечением.

Плоскость, в которой лежат центральные оси шнековых питателей, может пересекаться с плоскостью, в которой лежат оси валков, под прямым углом.

Угол между центральной осью каждого шнекового питателя и вертикалью может находиться в пределах от 7 до 9°.

Наиболее предпочтительно, чтобы угол между центральной осью каждого шнекового питателя и вертикалью составлял 8°.

Продолжения центральных осей шнековых питателей предпочтительно должны пересекаться на вертикальной линии, которая проходит через центр зазора между валками.

Предпочтительно, чтобы количество восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, которые подают на валки, было практически одинаковым по их длине.

Восстановленные материалы могут содержать добавки.

Устройство для производства спрессованного железа может дополнительно содержать подающую коробку, установленную под загрузочным бункером, подающую восстановленные материалы на валки и образующую выпуклое пространство под загрузочным бункером, обращенное к подающей коробке.

В подающую коробку могут быть вставлены направляющие трубы.

Подающая коробка может содержать наклонную центральную часть, которая образует выпуклость в направлении загрузочного бункера, и периферические части, соединенные с каждым концом центральной части.

Необходимо, чтобы угол наклона центральной части подающей коробки относительно горизонтали был практически таким же, что и угол наклона торцевых поверхностей направляющих труб относительно горизонтали.

Нижняя поверхность центральной части подающей коробки предпочтительно обращена к поверхности валков.

Нижняя поверхность центральной части подающей коробки может иметь несколько выступающих участков, расположенных вдоль валков.

С обеих сторон валков могут быть расположены опорные части, на которые валки опираются при вращении и которые выступают со стороны нижней поверхности подающей коробки.

В подающей коробке может быть выполнен канал охлаждения, который охватывает сквозные отверстия для установки направляющих труб.

Впускное и выпускное отверстия канала охлаждения могут быть выполнены на подающей коробке между направляющими трубами.

Восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, могут подаваться в подающую коробку, которая плотно закрывается.

Загрузочный бункер может содержать направляющие трубы, проходящие в зазор между валками, при этом концевая часть каждой из направляющих труб, соответствующая ее максимальной длине, выступает в подающую коробку.

Загрузочный бункер может содержать направляющие трубы, проходящие к зазору между валками и выполненные с наклоном относительно вертикали, при этом концевые части труб расположены по разные стороны от центра зазора по линии, проходящей в направлении осей валков.

Торцы направляющих труб предпочтительно выполнены овальными.

Предпочтительно, чтобы направляющие трубы удлинялись по мере удаления их от центра зазора.

На внешней поверхности каждой направляющей трубы может быть выполнен ступенчатый участок.

Предпочтительно, чтобы разность максимальной и минимальной длин направляющих труб находилась в пределах от 0.54 r до 1.15 r, где r - внутренний радиус направляющие трубы.

Предпочтительно, чтобы плоскость, проходящая через края направляющих труб, соответствующие их максимальным и минимальным длинам, была, по существу, перпендикулярна плоскости, в которой лежат оси пары валков.

Предпочтительно, чтобы угол между торцевой поверхностью каждой направляющей трубы и горизонталью находился в пределах от 20 до 35°.

Через направляющие трубы может проходить хладагент.

Внутренний радиус направляющих труб может возрастать в направлении выгрузки восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо.

Отношение максимальной длины направляющих труб к разности внутреннего радиуса входного отверстия направляющих труб и внутреннего радиуса выходного отверстия направляющих труб предпочтительно находится в пределах от 75 до 100.

Каждая направляющая труба может содержать внутреннюю трубу, через которую проходят восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, и внешнюю трубу, охватывающую внутреннюю трубу.

Между внутренней трубой и внешней трубой направляющей трубы может проходить хладагент.

На внешней трубе направляющей трубы со стороны ее внутренней трубы может быть выполнена спиральная канавка, по которой может проходить хладагент.

Спиральные канавки могут иметь полукруглое поперечное сечение.

Хладагентом предпочтительно является азот.

Предпочтительно, чтобы на каждом шнековом питателе были установлены один или несколько скребков для удаления налипающих на внутреннюю стенку загрузочного бункера восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо.

Скребковая поверхность скребков может располагаться вдоль внутренней стенки загрузочного бункера на постоянном расстоянии от нее.

Между скребковой поверхностью, которая располагается на расстоянии от шнекового питателя, и последним может быть образован зазор.

Оба конца скребковой поверхности могут быть отогнуты и жестко соединены со шнековым питателем.

Оба конца скребковой поверхности могут быть отогнуты по кривой.

По меньшей мере одна из двух сторон скребковой поверхности предпочтительно выполнена с наклоном в направлении вращения шнекового питателя.

Отогнутые участки скребков, удаляющих восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо и налипшие на наклонную поверхность внутренней стенки загрузочного бункера, которые отогнуты от обоих концов скребковых поверхностей и проходят в направлении поверхностей шнековых питателей, могут быть выполнены неодинаковыми.

На нижнем участке центральной оси каждого шнекового питателя может быть установлен шнек, а скребки, имеющие разные отогнутые участки, могут устанавливаться непосредственно над верхним участком шнека.

Каждый скребок может содержать скребковый элемент, удаляющий восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, налипшие на внутреннюю стенку загрузочного бункера, и два опорных элемента, соединенных с обоими концами скребкового элемента и закрепленных на шнековом питателе.

Опорный элемент предпочтительно представляет собой винт, закрепленный на шнековом питателе.

Скребковый элемент может содержать скребковую поверхность, удаляющую восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо и налипшие на внутреннюю стенку загрузочного бункера, а скребковый элемент может быть отогнут от скребковой поверхности и соединен с опорным элементом.

Отогнутые участки скребков, удаляющих восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо и налипшие на наклонную поверхность внутренней стенки загрузочного бункера, которые отогнуты от обоих концов скребковых поверхностей и соединены с опорными элементами, могут быть выполнены неодинаковыми.

Каждый скребок содержит первую опорную часть, установленную на шнековом питателе, и вторую опорную часть, расположенную под первой опорной частью и установленную на шнековом питателе, при этом отогнутый участок, соединенный с первым опорным элементом, длиннее отогнутого участка, соединенного со вторым опорным элементом.

Вдоль каждого шнекового питателя могут быть установлены два или более скребка.

Указанные два или более скребка можно устанавливать на шнековом питателе попеременно в противоположных направлениях, при этом шнековый питатель размещают между скребками загрузочного бункера.

Устройство для производства спрессованного железа может содержать корпус валков, охватывающий валки, и скребки, установленные вдоль валков, соединенные с внутренними сторонами корпуса валков и удаляющие спрессованное железо, налипшее на поверхность валков, при этом скребки устанавливают так, что они не касаются валков.

Скребки, установленные вдоль валков, можно устанавливать под валками.

Первая поверхность каждого скребка, установленного вдоль валков, взаимодействующая с удаляемым спрессованным железом, предпочтительно образует острый угол со второй поверхностью этого скребка, обращенной к поверхности валков.

Указанный острый угол предпочтительно находится в пределах от 30 до 60°.

Расстояние между скребками, установленными вдоль валков, и валками предпочтительно меньше или равно расстоянию между валками.

Расстояние между скребками, установленными вдоль валков, и валками может находиться в пределах от 2 до 4 мм.

Каждый скребок, установленный вдоль валков, может содержать скребковые ролики, связанные с валками и обеспечивающие при вращении удаление налипшего на валки спрессованного железа.

Каждый скребковый ролик может содержать скребковые части, обеспечивающие при вращении удаление налипшего на валки спрессованного железа, и крепежную часть, обеспечивающую опору для скребковой части.

Скребковые части скребковых роликов предпочтительно отделены друг от друга.

Внешняя поверхность скребковых частей может иметь переходящие друг в друга вогнутый и выступающий участки.

Поверхности валков могут иметь несколько вогнутых участков, причем вогнутые участки валков находятся напротив выступающих участков скребковых роликов.

Расстояние между валком и соответствующим скребком, установленным вдоль валков, находится предпочтительно в пределах от 3 мм до 5 мм.

Каждый скребок, установленный вдоль валков, может содержать ротор, установленный вдоль валков так, что он соединен с внутренними сторонами корпуса валков, и два крепежных блока для крепления обоих концов ротора. На роторе могут быть установлены несколько скребковых роликов.

Каждый скребок, установленный вдоль валков, может также содержать втулку, вставленную между каждым скребковым роликом и ротором, крышки, предотвращающие выпадение скребков и втулок, стопор для фиксации каждой крышки на роторе и крепежный элемент для крепления каждого крепежного блока на корпусе валков.

Установка для производства расплавленного железа может содержать описанное выше устройство для производства спрессованного железа, дробилку для измельчения спрессованного железа, выгружаемого из устройства для производства спрессованного железа, и газогенераторную плавильную печь, в которую после измельчения загружается спрессованное железо и где оно плавится.

В газогенераторную плавильную печь можно загружать кусковой уголь и/или угольные брикеты.

Краткое описание чертежей

Указанные выше и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из подробного описания примеров реализации изобретения, приводимых ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 изображает вид в аксонометрии устройства для производства спрессованного железа в соответствии с первой формой реализации настоящего изобретения.

Фиг.2 изображает разрез по линии II-II на фиг.1.

Фиг.3 изображает разрез по линии III-III на фиг.1.

Фиг.4 изображает схематичный вид в аксонометрии подающей коробки, используемой в устройстве для производства спрессованного железа в соответствии с первой формой реализации настоящего изобретения.

Фиг.5 изображает схематичный вид в аксонометрии направляющей трубы, используемой в устройстве для производства спрессованного железа в соответствии с первой формой реализации настоящего изобретения.

Фиг.6 изображает вид в разрезе направляющей трубы, используемой в устройстве для производства спрессованного железа в соответствии со второй формой реализации настоящего изобретения.

Фиг.7 изображает взаимное расположение шнековых питателей, направляющих труб и валков, используемых в устройстве для производства спрессованного железа в соответствии с первой формой реализации настоящего изобретения.

Фиг.8А и 8В изображают распределение восстановленных материалов, поступающих из пространства между шнековыми питателями на валки в соответствии с настоящим изобретением и известным уровнем техники соответственно.

Фиг.9А и 9В изображают распределение восстановленных материалов, поступающих из нижней части шнековых питателей на валки в соответствии с настоящим изобретением и известным уровнем техники соответственно.

Фиг.10 изображает разрез по линии Х-Х на фиг.2.

Фиг.11 изображает в разобранном виде в аксонометрии скребки для загрузочного бункера, используемые в устройстве для производства спрессованного железа в соответствии с первой формой реализации настоящего изобретения.

Фиг.12 схематично изображает скребок для валка, используемый в устройстве для производства спрессованного железа в соответствии с первой формой реализации настоящего изобретения.

Фиг.13 изображает в разобранном виде в аксонометрии скребок для валка, используемый в устройстве для производства спрессованного железа в соответствии с третьей формой реализации настоящего изобретения.

Фиг.14 изображает вид в разрезе скребка, представленного на фиг.13.

Фиг.15А и 15В схематически поясняют работу скребков для очистки валков.

Фиг.16 изображает установку для производства расплавленного железа, оснащенную устройством для производства спрессованного железа в соответствии с первой формой реализации настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Далее представлено описание примеров реализации настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Очевидно, однако, что изобретение может быть реализовано в различных модификациях и не ограничивается только нижеописанными примерами.

Примеры реализации изобретения поясняются со ссылкой на фиг.1-16. Приводимые примеры используются в качестве иллюстрации, и настоящее изобретение не ограничивается только этими примерами.

На фиг.1 схематично представлено устройство 100 для производства спрессованного железа, содержащее загрузочный бункер 10 и пару валков 20. На концах валков 20 закреплены шестерни, благодаря которым происходит взаимное зацепление и совместное вращение валков 20. Конструкция устройства для производства спрессованного железа, показанная на фиг.1, используется в качестве иллюстрации, и настоящее изобретение не ограничивается только этим примером. Следовательно, данное устройство для производства спрессованного железа может быть осуществлено и в других формах.

Восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, загружаются в загрузочный бункер 10 через отверстие 16, расположенное в центральной части бункера, в направлении, указанном стрелкой А', как показано на фиг.1. В качестве сырья для производства восстановленных материалов используется железная руда. Восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, содержат, кроме того, спеченные добавки, а восстановление материалов происходит при их пропускании через многокаскадные реакторы с псевдоожиженным слоем. Для производства восстановленных материалов, подаваемых в загрузочный бункер 10, могут использоваться и другие способы. В верхней части загрузочного бункера 10 выполнены вентиляционные отверстия 14, через которые выходит газ, образуемый горячими восстановленными материалами.

Загрузочный бункер 10 содержит направляющие трубы 70, идущие вниз. Трубы 70 входят в подающую коробку 30, расположенную ниже. Подающая коробка 30 плотно примыкает к боковым пластинам 80 (показанным на фиг.2), которые перекрываются трубами 70 вдоль осей валков 20 (по оси Y).

В загрузочном бункере 10 вдоль осей валков 20 (по оси Y) установлены шнековые питатели 12. Благодаря этому восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, равномерно подаются на валки 20 вдоль пары валков. Шнековые питатели 12 выгружают восстановленные материалы, загружаемые в загрузочный бункер 10, в зазор между валками 20. В данном случае под зазором имеется в виду пространство в продольном направлении между валками 20. Шнеки 122 (показанные на фиг.2), установленные на нижних концах шнековых питателей 12, при вращении двигателя (не показан) подают восстановленные материалы, скопившиеся в нижних частях шнековых питателей 12, вниз, используя силу тяжести. Двигатель устанавливается на верхних концах шнековых питателей 12.

Валки 20 установлены в корпусе 24. Валки 20 уплотняют восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, выгружаемые шнековыми питателями 12, производя таким образом спрессованное железо. Каждый из пары валков 20 содержит тело 202 валка (показанное на фиг.3) и бандаж 204 (показан на фиг.3), окружающий тело 202. К обоим концам валков 20 прикреплены крышки 26.

На фиг.2 устройство для производства спрессованного железа 100, представленное на фиг.1, показано в разрезе.

Восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, с помощью шнековых питателей 12 подаются в направляющую коробку 30 по трубам 70. Подающая коробка 30, установленная под загрузочным бункером 10, подает восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, на валки 20.

Так как шнековые питатели 12 образуют острый угол с вертикалью, это упрощает загрузку восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, в центральную часть между валками. Так как центральные участки шнековых питателей 12 имеют наклон в направлении центральной части между валками 20, восстановленные материалы могут легко загружаться в центральную часть между валками 20. Как показано на фиг.1, продолжения центральных осей шнековых питателей 12 пересекаются на линии, проходящей через центр зазора G пары валков 20. Вследствие этого уменьшается вынос наружу восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, и увеличивается коэффициент уплотнения.

Угол γ между центральной осью каждого шнекового питателя 12 и вертикалью предпочтительно находится в пределах от 7 до 9°. При угле γ менее 7° подача восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, в центральную часть между валками 20 затрудняется, так как направление центральной оси каждого шнекового питателя 12 почти совпадает с вертикальным направлением. Кроме того, так как большое количество восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, будет выноситься наружу под воздействием газа, их уплотнение на центральном участке между валками 20 станет невозможным. Если же угол γ будет более 9°, восстановленные материалы будут скапливаться только на центральном участке между валками 20, вызывая их перегрузку.

Спрессованное железо наилучшего качества можно производить, если угол γ между центральной осью каждого шнекового питателя 12 и вертикалью составляет 8°. В данном случае 8° означает как точную величину, так и близкую к ней.

На каждом шнековом питателе 12 установлены один или несколько скребков 18 для загрузочного бункера. Под скребком 18 для загрузочного бункера имеется в виду скребок, установленный в загрузочном бункере 10. Скребки 18 удаляют восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, налипшие на внутреннюю стенку 102 загрузочного бункера 10. Хотя на фиг.2 показаны два скребка 18, этот пример используется только в качестве иллюстрации, и настоящее изобретение не ограничивается этим примером. Могут быть установлены и несколько скребков 18.

Оба конца скребковой поверхности каждого скребка 18 отогнуты и неподвижно соединены со шнековыми питателями 12. В данном случае, так как оба конца скребковой поверхности отогнуты, ее угловые участки не образуют угол. Вследствие этого можно уменьшить рабочее сопротивление при соприкосновении скребков 18 с восстановленными материалами, содержащими мелкодисперсное восстановленное железо.

Скребковая поверхность 180 (показанная на фиг.10) скребка 18 расположена на постоянном по ее длине расстоянии от внутренней стенки 102 загрузочного бункера 10. Скребковая поверхность расположена вдоль внутренней стенки 102 загрузочного бункера 10. Благодаря этому горячие восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, налипшие на внутреннюю стенку 102 загрузочного бункера 10, могут легко удаляться благодаря большей площади скребковой поверхности, обращенной к внутренней стенке 102 загрузочного бункера 10. Кроме того, скребковая поверхность отделена от шнекового питателя 12 так, что между ними оказывается свободное пространство. Восстановленные материалы проходят через это пространство, уменьшая таким образом нагрузку на шнековые питатели 12 при вращении.

Скребок 18 можно установить и для очистки наклонной поверхности 104 внутренней стенки 102 загрузочного бункера 10. В этом случае участки h₃ и h₄, отогнутые от обоих концов скребковой поверхности до поверхности шнекового питателя 12, неодинаковы. Соответственно скребок 18 не соприкасается с наклонной поверхностью 104 загрузочного бункера 10, что обеспечивает эффективное удаление горячих восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, налипших на наклонную поверхность 104.

Поскольку внутренний радиус загрузочного бункера 10 уменьшается над шнеками 122, для того чтобы обеспечить эффективную выгрузку восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, в загрузочном бункере 10 выполнена наклонная поверхность 104. Поэтому скребки 18, имеющие отогнутые участки разной длины, целесообразно устанавливать над шнеками 122.

Направляющие трубы 70 проходят к зазору G. Длина труб 70 возрастает по мере удаления от центра зазора G. Благодаря этому при производстве большого количества спрессованного железа можно предотвратить вынос наружу восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, выгружаемых из труб 70. В частности, так как концевые части 7131 труб 70 расположены по разные стороны от центра зазора G по линии, проходящей в направлении осей валков 20 (по оси Y), можно уменьшить количество восстановленных материалов, выносимых наружу.

Концевой участок 7131 каждой трубы 70, соответствующий наибольшей ее длине, входит в подающую коробку 30. Благодаря этому можно предотвратить вынос наружу восстановленных материалов, выгружаемых из труб 70.

Кроме того, каждая труба 70 образует острый угол с вертикалью. Поэтому, когда восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, подаются на валки 20, они равномерно распределяются по длине валков. При этом восстановленные материалы плавно выгружаются в центральную часть между валками 20, благодаря чему обеспечивается производство спрессованного железа хорошего качества.

Так как трубы 70 скошены относительно горизонтали, можно предотвратить вынос наружу восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо. Угол скашивания обозначен α на фиг.2. Предпочтительно, чтобы угол между торцевой поверхностью 715 (показанной на фиг.5) каждой трубы 70 и горизонталью составлял в пределах от 20 до 35°, т.е. чтобы угол наклона α составлял в пределах от 20 до 35°.

Если угол α составляет менее 20°, это затрудняет подачу восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, в центр зазора G. Если угол α будет более 35°, то нижний объем подающей коробки 30 увеличивается. Поскольку газ задерживается в верхней части нижнего объема, мелкодисперсное восстановленное железо может в таком случае легко выноситься наружу.

Подающая коробка 30 образует выпуклое пространство в направлении нижней части загрузочного бункера 10. Вследствие этого подающая коробка 30 может обеспечивать торможение слоя восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, обеспечивая таким образом подачу восстановленных материалов в центр зазора G.

Угол наклона β центральной части подающей коробки 30 относительно горизонтали такой же, как и угол наклона α торцевых поверхностей труб 70 относительно горизонтали. А именно, угол наклона β равен или почти равен углу наклона α, что способствует равномерному распределению восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, поступающих в зазор G.

На фиг.3 показан другой разрез устройства для производства спрессованного железа, представленного на фиг.1.

Как показано на фиг.3, поскольку продолжения центральных осей шнековых питателей 12 проходят через зазор G, то восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, могут выгружаться в зазор G. Восстановленные материалы, поступающие в зазор G, уплотняются валками 20, вращающимися в направлениях, указанных стрелками.

Как показано на фиг.3, спрессованное железо В, формуемое валками 20, может постоянно налипать на валки 20. Спрессованное железо В удаляется с поверхностей валков 20 скребками 90, установленными под валками 20. Так как скребки 90 установлены под валками 20, спрессованное железо 80, налипшее на поверхность валков 20, можно напрямую выгружать через выпускное отверстие 28.

Под скребком 90 имеется в виду скребок для валков 20, установленный рядом с валками. Скребки 90 отличаются от вышеуказанных скребков 18 (показанных на фиг.2). Каждый скребок 90 можно установить рядом с каждым из пары валков 20.

В круге на фиг.3 показана в увеличенном масштабе конструкция скребка 90 для валков в разрезе. Как показано на фиг.3, каждый скребок 90 опирается на опору 92, которая крепится внутри корпуса 24 валков. Как показано в круге на фиг.3, каждый скребок 90 содержит первую поверхность 901 и вторую поверхность 903. Первая поверхность 901 взаимодействует с удаляемым спрессованным железом, а вторая поверхность обращена к поверхности валка 20. Первая поверхность 901 образует острый угол δ со второй поверхностью 903. Часть поверхности, соответствующая острому углу δ, образует острый выступ. Спрессованное железо, налипшее на поверхность валков 20, удаляется с валков 20 посредством участков, соответствующих острому углу δ. Вследствие этого спрессованное железо В может легко удаляться с валков 20.

Острый угол δ, образуемый первой поверхностью 901 и второй поверхностью 903, предпочтительно находится в пределах от 30 до 60°. Если острый угол δ менее 30°, то участок, соответствующий острому углу δ, оказывается слишком острым, поэтому спрессованное железо В, удаляемое с валков 20, будет налипать на первую поверхность 901 скребка 90 и продолжать перемещаться в горизонтальном направлении. Как следствие спрессованное железо В не сможет быть выгружено через выпускное отверстие 28. Если острый угол δ более 60°, то спрессованное железо будет плохо удаляться с валков 20, так как угол будет недостаточно острым.

Расстояние d₁ между каждым скребком 90 и каждым валком 20 предпочтительно не превышает расстояния между парой валков 20, т.е. ширины зазора G. Благодаря наличию расстояния между скребками 90 и валками 20 скребки 90 не препятствуют перемещению валков 20. Спрессованное железо, налипшее на валки 20, можно легко удалять при соответствующем регулировании расстояния d₁.

Расстояние d₁ предпочтительно находится в пределах от 2 до 4 мм. Разделительное расстояние d₁ можно регулировать изменением высоты опор 92, закрепленных на корпусе 24 валков. Если разделительное расстояние d₁ менее 2 мм, то скребки 90 могут цепляться за валки 20 вследствие вибраций, возникающих при работе устройства 100 для производства спрессованного железа. Если разделительное расстояние d₁ более 4 мм, то спрессованное железо, налипшее на валки 20, будет трудно удалить из-за слишком большой величины разделительного расстояния.

Подающая коробка 30 образует выпуклое пространство в направлении нижней части загрузочного бункера 10. Благодаря наличию в подающей коробке 30 такого пространства, в котором задерживаются восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, они могут легко подаваться в центральную часть между валками 20. Восстановленные материалы подаются в подающую коробку 30 и уплотняются в ней.

Нижняя поверхность 36 подающей коробки 30 обращена к поверхности валков 20. Нижняя поверхность 36 подающей коробки 30 находится на заданном расстоянии от валков 20. Нижняя поверхность 36 расположена в центральной части подающей коробки 30. Благодаря этому предотвращается вынос наружу восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, вызываемый вращением валков 20. На нижней поверхности 36 выполнены несколько выступающих участков 361, расположенных вдоль валков 20. Эти выступающие участки 361 препятствуют выносу наружу восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо.

На фиг.4 представлена более детально конструкция подающей коробки 30. Под подающей коробкой 30 имеется в виду элемент, расположенный над парой валков 20 и образующий плотно закрытое пространство между парой валков 20.

Как показано на фиг.4, подающая коробка 30 содержит центральную часть и периферические части. Центральная часть выполнена выпуклой в направлении загрузочного бункера и имеет наклоны. Периферические части связаны с обоими концами центральной части. В центральной части находятся впускное отверстие 341 и выпускное отверстие 343 канала охлаждения. В центральной части также выполнены сквозные отверстия 32, в которые вставлены направляющие трубы. В периферических частях выполнены отверстия 37, в которые вставлены боковые пластины. Кроме того, в периферических частях выполнены отверстия под болты 35 крепления и прорези 39 для регулировки уровня.

Опорные части 31 выступают в направлении нижней поверхности подающей коробки 30. Опорные части 31, на которых размещены концы валков 20 с обеих сторон, служат в качестве опор валков 20 при их вращении. Вследствие этого положение валков 20 при вращении остается неизменным и обеспечивается постоянство положения их осей.

В подающей коробке 30 выполнен канал охлаждения 34, который охватывает сквозные отверстия 32. Через канал охлаждения 34 проходит охлаждающая вода. Эта вода охлаждает восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, поступающие в подающую коробку 30, благодаря чему предотвращается тепловая деформация подающей коробки 30. Хотя восстановленные материалы, содержащие железо прямого восстановления, концентрируются в нижнем объеме 38 подающей коробки 30, тепловую деформацию подающей коробки 30 можно таким образом предотвратить. Благодаря предотвращению тепловой деформации можно также предотвратить вынос наружу восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо. В особенности, тепловая деформация уменьшается при размещении канала 34 охлаждения на центральном участке подающей коробки 30. Впускное отверстие 341 и выпускное отверстие 343 канала охлаждения выполнены в подающей коробке 30 между направляющими трубами. Благодаря быстрой циркуляции охлаждающей воды на центральном участке подающей коробки 30 происходит плавное охлаждение этого участка, имеющего высокую температуру.

На фиг.5 схематично показана направляющая труба 70, используемая в устройстве для производства спрессованного железа в соответствии с первой формой реализации настоящего изобретения. Конструкция трубы 70, представленная на фиг.5, используется только для иллюстрации настоящего изобретения, и изобретение не ограничивается только этим примером. В круге, изображенном слева на фиг.5, показан в увеличенном масштабе разрез трубы 70, имеющей край 711, соответствующий минимальной длине трубы 70, и край 713, соответствующий максимальной длине трубы 70. В правом круге на фиг.5 показан в увеличенном масштабе вид снизу конца 715 трубы 70.

Так как труба 70 выполнена с наклоном, ее торец имеет форму овала, благодаря чему обеспечивается плавная выгрузка восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо. Поэтому при использовании труб 70 в устройстве для производства спрессованного железа восстановленные материалы могут плавно выгружаться в зазор, так как трубы 70 охватывают этот зазор.

Как показано в правом круге на фиг.5, на внешней поверхности труб 70 может быть выполнен ступенчатый участок. Ступенчатый участок перекрывает боковую пластину 80 (показанную на фиг.2). Благодаря этому восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, остаются в объеме между трубами 70 и боковыми пластинами 80, предотвращая тем самым вынос их наружу.

Как показано в левом круге на фиг.5, между краем 713, соответствующим максимальной длине трубы 70, и краем 711, соответствующим минимальной длине трубы 70, образуется угол наклона ε. Угол наклона ε предпочтительно находится в пределах от 15 до 30°. Если этот угол наклона меньше 15°, он оказывается недостаточным для предотвращения выноса наружу восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, даже если труба 70 установлена с наклоном. Если этот угол больше 30°, то увеличивается внутренний объем подающей коробки, вследствие чего восстановленные материалы могут выноситься наружу под воздействием задержанного газа.

Ниже приведены расчеты, связанные с выбором угла наклона ε. Если внутренний диаметр трубы 70 обозначить как 2 r, а разность длин края 713, соответствующего максимальной длине трубы 70, и края 711, соответствующего минимальной длине трубы 70, обозначить как h₁, то соотношение между 2 r и h₁ будет определяться формулой

В данном случае ε обозначает угол наклона между краем, соответствующим максимальной длине трубы, и краем, соответствующим минимальной длине трубы, h₁ обозначает разность этих длин и r обозначает внутренний диаметр трубы.

Если формулу 1 преобразовать, то h₁=2rtgε. Так как ε находится в пределах от 15 до 30°, то h₁ находится в пределах 2 r tg15° до 2 r tg30°, т.е. h₁ находится в пределах от 0.54 r до 1.15 r.

На фиг.6 показана направляющая труба 75, используемая в устройстве для производства спрессованного железа в соответствии со второй формой реализации настоящего изобретения. Как показано на фиг.6, через трубу 75 протекает хладагент. Так как через трубу 75 проходят горячие восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, то существует возможность деформации трубы 75. Поэтому через трубу 75 пропускают хладагент, чтобы обеспечить охлаждение трубы 75 и предотвратить ее тепловую деформацию. В качестве хладагента можно использовать воду, азот и тому подобные вещества. В целях безопасности в качестве хладагента целесообразно использовать азот.

Как показано на фиг.6, труба 75 выполнена с увеличением ее диаметра в направлении выгрузки восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо. А именно, внутренний диаметр D₂ выходного отверстия трубы 75 больше внутреннего диаметра D₁ ее входного отверстия. Труба 75 имеет форму конуса, что обеспечивает плавное сквозное прохождение восстановленных материалов из верхней части трубы 75 в ее нижнюю часть.

Если максимальную длину трубы 75 обозначить как h₂, то отношение максимальной длины h₂ трубы 75 к разности внутреннего диаметра D₁ входного отверстия трубы 75 и внутреннего диаметра D₂ выходного отверстия трубы 75 предпочтительно должно находиться в пределах от 75 до 100. Если это соотношение менее 75, то такую конструкцию трудно применить в устройстве для производства спрессованного железа, поскольку разность внутреннего диаметра D₁ входного отверстия трубы 75 и внутреннего диаметра D₂ выходного отверстия трубы 75 оказывается слишком большой. Если это соотношение более 100, то невозможно обеспечить плавную выгрузку восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, поскольку внутренний диаметр D₁ входного отверстия трубы 75 становится почти таким же, как и внутренний диаметр D₂ выходного отверстия трубы.

Труба 75 содержит внутреннюю трубу 751, внешнюю трубу 753 и фланец 755. Помимо этого направляющая труба может содержать другие элементы. Восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, проходят через внутреннюю трубу 751. Внешняя труба 753 окружает внутреннюю трубу 751. Фланец 755, окружающий верхнюю часть внешней трубы 753, соединяется с загрузочным бункером 10, расположенным сверху. Фланец 755 закрывает пространство между загрузочным бункером 10 и трубой 75, препятствуя тем самым выносу наружу восстановленных материалов.

Между внутренней трубой 751 и внешней трубой 753 направляющей трубы протекает хладагент. Так как внутренняя труба 751 тесно примыкает к внешней трубе 753, то вероятность утечки хладагента исключается. На внешней трубе 753 выполнена спиральная канавка 7531. Спиральная канавка 7531 соединяет впускное отверстие 758 для хладагента с выпускным отверстием 759 для него. Протекание хладагента вдоль спиральной канавки 7531 обеспечивает плавное охлаждение трубы 75. Поперечное сечение спиральной канавки 7531 может быть выполнено полукруглым, что облегчает изготовление трубы 75.

На фиг.7 показано взаимное расположение труб 70 и осей 22 валков 20. Кроме того, на фиг.7 также показано взаимное расположение шнековых питателей 12 и осей 22 валков 20. Как показано на фиг.7, плоскость D, проходящая через края труб 70, соответствующие максимальной и минимальной длинам труб 70, пересекает плоскость С, в которой лежат оси 22 пары валков 20.

Предпочтительно, чтобы угол ζ, образуемый при пересечении плоскости С плоскостью D, был прямым, т.е. угол ζ был прямым или почти прямым углом. Центральные оси шнековых питателей 12 также лежат в плоскости D. Поэтому взаимное расположение центральных осей шнековых питателей 12 и осей 22 валков будет одинаковым. Так как плоскость С и плоскость D пересекаются друг с другом практически под прямым углом, восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, плавно поступают из труб 70 и шнековых питателей 12 в зазор G, что обеспечивает хорошее качество производимого спрессованного железа.

На фиг.8А и 8В показано распределение при загрузке восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо соответственно в соответствии с настоящим изобретением и в соответствии с известным уровнем техники. На фиг.8А и 8В показаны восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное железо, которые располагаются между шнековыми питателями и подаются на валки. В соответствии с настоящим изобретением (фиг.8А) шнековые питатели установлены с наклоном, в то время как в соответствии с известным уровнем техники (фиг.8В) они установливаются вертикально.

Поскольку в соответствии с изобретением шнековые питатели установлены с наклоном, восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, концентрируются и подаются в центральную часть между валками 20 (фиг.8А). Благодаря тому что восстановленные материалы загружают под наклоном, обеспечивается необходимое регулирование количества материалов, загружаемых в центральную часть между валками. Следовательно, количество восстановленных материалов, загружаемых на пару валков, является практически одинаковым по длине валков. Благодаря этому можно использовать большое количество восстановленных материалов и обеспечивать производство спрессованного железа хорошего качества.

И, наоборот, в соответствии с известным уровнем техники восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, загружают вертикально, при этом количество восстановленных материалов между шнековыми питателями является недостаточным (фиг.8В). Вследствие этого производится спрессованное железо плохого качества, например, с расколом в средней части. При измельчении такого спрессованного железа образуется большое количество пыли.

На фиг.9А и 9В показано распределение при загрузке восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо соответственно в соответствии с настоящим изобретением и в соответствии с известным уровнем техники. На фиг.9А и 9В показаны восстановленные материалы, которые размещают непосредственно под шнековыми питателями и подают на валок. В соответствии с настоящим изобретением (фиг.9А) шнековые питатели установлены с наклоном, в то время как в соответствии с известным уровнем техники (фиг.9В) они установлены вертикально.

Поскольку в соответствии с настоящим изобретением шнековые питатели установлены с наклоном, то объем для задерживания восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, увеличивается (фиг.9А). На валки можно подавать большое количество восстановленных материалов, благодаря чему обеспечивается производство спрессованного железа хорошего качества.

И, наоборот, в соответствии с известным уровнем техники объем между шнековыми питателями и валками является недостаточным (фиг.9В), так как шнековые питатели расположены вертикально, что приводит к уменьшению объема для задерживания восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо. Соответственно, в связи с уменьшением количества восстановленных материалов, подаваемых на валки, невозможно получить спрессованное железо хорошего качества. Кроме того, поскольку объем для задерживания восстановленных материалов является недостаточным, происходит заклинивание шнековых питателей и они выходят из строя.

На фиг.10 показана внутренняя конструкция загрузочного бункера 10, в котором установлены шнековые питатели 12. Как показано на фиг.10, два или более скребка 18 для загрузочного бункера устанавливаются на шнековых питателях 12 попеременно в противоположных направлениях. Каждый шнековый питатель 12 расположен между скребками 18, благодаря чему обеспечивается необходимая механическая балансировка шнековых питателей 12.

При удалении восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, налипших на загрузочный бункер 10, шнековые питатели 12 вращаются в направлениях, показанных стрелками. При перемещении скребковой поверхности 180 осуществляется эффективное удаление восстановленных материалов, налипших на загрузочный бункер 10, что предотвращает блокировку ими загрузочного бункера 10.

На фиг.11 показан в разобранном виде шнековый питатель со скребками 18, изображенными на фиг.10. Скребки 18 соединены со шнековыми питателями 12 винтами.

Каждый скребок 18 содержит скребковый элемент 184 и два опорных элемента 186. Кроме того, скребок 18 может при необходимости содержать и другие элементы. Скребковый элемент 184 удаляет восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, налипшие на внутреннюю стенку 102 загрузочного бункера 10. Опорные элементы 186 соответственно соединены с обоими концами скребкового элемента 184 и закреплены на шнековом питателе 12.

Скребковый элемент 184 содержит скребковую поверхность. Скребковая поверхность располагается на заданном расстоянии от внутренней стенки загрузочного бункера. Оба конца скребковой поверхности отогнуты с закруглением. Скребковый элемент 184 отогнут от скребковой поверхности и соединен с опорными элементами 186. Оба конца скребкового элемента 184 отогнуты, и на них выполнены углубления. Вследствие этого опорные элементы и скребковый элемент 184 можно легко соединять путем введения опорных элементов 186 в углубления. На конце опорных элементов 186 выполнена винтовая канавка. Каждый опорный элемент 186 проходит сквозь шнековый питатель 12 и прикрепляется к нему гайкой 188.

В круге на фиг.11 показан в увеличенном масштабе разрез по линии XI-XI скребковой поверхности скребкового элемента 184. В указанном круге показан вид сверху скребкового элемента 184. По меньшей мере одна из сторон 1845 скребковой поверхности выполнена с наклоном в направлении вращения шнекового питателя 12. Хотя в круге на фиг.11 обе стороны выполнены с наклоном, этот пример служит только для иллюстрации изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается только этим примером. Таким образом, по меньшей мере одна из двух сторон 1845 скребковой поверхности может быть выполнена с наклоном в направлении вращения шнекового питателя 12. При вращении шнекового питателя в направлении, указанном стрелкой, восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, могут легко удаляться.

При необходимости удаления восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, налипших на наклонную стенку загрузочного бункера, конструкция скребка 18 может быть модифицирована. Оба конца скребковой поверхности скребка 18, установленного в нижней части шнекового питателя 12, могут быть отогнуты и соединены с парой опорных элементов 186 так, что длины h₃ и h₄ отогнутых участков, которые соединяются с парой опорных элементов 186, имеют разные значения.

Опорные элементы 186 содержат первый опорный элемент 1862 и второй опорный элемент 1864. Первый опорный элемент 1862 и второй опорный элемент 1864 крепятся к шнековым питателям 12. Второй опорный элемент 1864 расположен под первым опорным элементом 1862. Отогнутый участок h₃ конца скребковой поверхности, соединенный с первым опорным элементом 1862, длиннее отогнутого участка h₄ конца скребковой поверхности, соединенного со вторым опорным элементом 1864. Соответственно, скребковая поверхность расположена с наклоном в направлении нижней части внутренней стенки загрузочного бункера. Благодаря этому восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, могут легко удаляться без соприкосновения с внутренней стенкой загрузочного бункера.

На фиг.12 более детально показан скребок 90, изображенный на фиг.3. Скребок 90 устанавливается так, чтобы соединяться с внутренними стенками корпуса 24 валков. На фиг.12 для удобства валки 20 и корпус 24 валков показаны пунктирными линиями.

Как показано на фиг.12, скребок 90 устанавливают вдоль валков 20 (по оси Y). Скребок 90 устанавливают на опоре 92 скребка. Скребок 90 прочно крепится к опоре 92 винтами 94 и болтами 96. Скребок 90 может также крепиться на опоре 92 с помощью сварки. Благодаря прочному креплению скребка 90 на опоре 92 обеспечивается постоянное расстояние между скребком 90 и валком 20 даже при вибрациях устройства, возникающих в ходе процесса производства спрессованного железа.

На фиг.13 в разобранном виде показан другой скребок, а именно скребок 95 для валков, используемый в устройстве для производства спрессованного железа в соответствии с третьей формой реализации настоящего изобретения. Скребок 95 также устанавливают таким образом, чтобы он соединялся с внутренними стенками корпуса валков. Таким образом, скребок 95 вытянут вдоль ротора 953.

Как показано на фиг.13, скребок 95 содержит скребковые ролики 951, ротор 953 и крепежные блоки 955, Помимо этого скребок 95 содержит втулки 952, стопоры 957, крышки 956 и элементы 959 основания. Хотя на фиг.13 показаны два скребковых ролика, этот пример служит только для иллюстрации изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается только этим примером. Можно установить несколько скребковых роликов 951.

Ротор 953 имеет форму цилиндрического стержня, и на нем установлен скребок 95. Скребковые ролики 951, втулки 952 и крышки 956 собраны на роторе 953. Стопоры 957 крепят на крышках 956 болтами 9571, чтобы обеспечить их фиксацию. Стопоры 957 прижимают к ротору 953 и фиксируют скребковые ролики 951, втулки 952 и крышки 956. Ротор 953 фиксируют в крепежных блоках 955, которые прикрепляют к элементам основания 959 болтами 9551 и гайками 9553.

Каждый скребковый ролик 951 содержит скребковую часть 9511 и крепежную часть 9513. Скребковая часть выполнена на крепежной части 9513. Крепежная часть 9513 имеет форму цилиндра и объединяется с втулкой 952. Скребковая часть 9511, будучи связанной с валком, вращается и таким образом удаляет спрессованное железо, налипшее на валок.

Скребковый ролик 951 работает на холостом ходу, будучи закреплен на втулке 952. Втулку 952 установлена между ротором 953 и скребковым роликом 951, благодаря чему обеспечивается плавное вращение скребкового ролика 951. Втулка 952 имеет форму цилиндра. Т-образный элемент основания 959 приварен к корпусу валков, что обеспечивает прочное крепление ротора 953.

На фиг.14 показан вид в разрезе скребков 95, установленных в устройстве 100 для производства спрессованного железа. Как показано на фиг.14, пять скребковых роликов 951 установлены без промежутков на одном скребке 95.

Благодаря использованию пяти скребковых роликов 951, как показано на фиг.14, можно легко удалить спрессованное железо, налипшее на валок 20. Так как скребковые ролики 951 прочно зафиксированы крепежными блоками 955, они достаточно хорошо функционируют, даже если валок 20 вращается с высокой скоростью.

Далее представлено объяснение принципа работы скребка 95 со ссылкой на фиг.15А и 15В.

На фиг.15А показано состояние, когда спрессованное железо В, налипшее на валок 20, дробится при столкновении со скребком 95. Валок 20 вращается по часовой стрелке, в то время как скребок 95 вращается против часовой стрелки. Как показано на фиг.15А, спрессованное железо В, сталкиваясь со скребком 95, разбивается и падает с валка 20. Благодаря этому предотвращается налипание спрессованного железа В на валок 20 и вращение налипшего железа вместе с валком.

Как показано на фиг.15А, на внешней поверхности скребкового ролика 951 скребка 95 выполнено множество переходящих друг в друга вогнутых участков 9511б и выступающих участков 9511а. Вогнутые участки 9511б и выступающие участки 9511а отрезают спрессованное железо В и удаляют его с валка 20.

На поверхности валка 20 выполнено множество вогнутых участков 2041, которые обращены к выступающим участкам 9511 скребкового ролика 951. Валок 20 и скребковый ролик 951 выполняют таким образом соответственно роли рейки и шестерни, вследствие чего предотвращается налипание спрессованного железа на валок 20.

Как показано на фиг.15А, расстояние d2 между скребком 95 и валком 20 находится предпочтительно в пределах от 3 до 5 мм. Если расстояние d₂ между скребком 95 и валком 20 менее 3 мм, то существует возможность их соприкосновения друг с другом, поскольку расстояние d₂ будет слишком мало. Если расстояние d₂ между скребком 95 и валком 20 более 5 мм, удаление твердого металла В с валка 20 будет затруднено, поскольку расстояние d₂ между ними станет слишком велико.

На фиг.15В показана ситуация, когда спрессованное железо В, налипшее на валок 20, попадает между валком 20 и скребком 95, дробится и затем падает. Как показано на фиг.15В, поскольку валок 20 и скребок 95 во время дробления спрессованного железа В вращаются вместе, это предотвращает налипание спрессованного железа на валок 20.

На фиг.16 показана установка 200 для производства расплавленного железа, включающая устройство 100 для производства спрессованного железа в соответствии с первой формой реализации настоящего изобретения. Показанная на фиг.16 установка 200 для производства расплавленного железа, включающая устройство 100 для производства спрессованного железа в соответствии с первой формой реализации настоящего изобретения, используется только для иллюстрации настоящего изобретения, и изобретение не ограничивается этим примером. Установка 200 для производства расплавленного железа может включать устройства для производства спрессованного железа в соответствии со второй и третьей формами реализации настоящего изобретения.

Установка 200 для производства расплавленного железа, показанная на фиг.16, содержит устройство 100 для производства спрессованного железа, дробилку 40 и газогенераторную плавильную печь 60. Дробилка 40 измельчает спрессованное железо, выгружаемое из устройства 100. Спрессованное железо, которое измельчается в дробилке 40, загружается в газогенераторную плавильную печь и плавится в ней.

Установка может содержать также накопительный бункер 50 для временного хранения железа, которое измельчается в дробилке 40. Подробное описание дробилки 40 и газогенераторной плавильной печи 60 не приводится, так как они хорошо известны.

В газогенераторную плавильную печь 60 загружают кусковой уголь и/или угольные брикеты. Под кусковым углем имеется в виду уголь с размером зерна более 8 мм, который доставляют из района его добычи. Угольные брикеты производят из угля, имеющего размер зерна 8 мм или менее, который доставляют из района добычи, подвергают мелкому помолу и затем формуют с помощью пресса.

При загрузке кускового угля или угольных брикетов в газогенераторную плавильную печь 60 образуется угольный слой. В газогенераторную плавильную печь 60 подают кислород, после чего производят плавку спрессованного железа. Расплавленный металл выпускают через летку. Таким образом получают расплавленное железо хорошего качества.

Благодаря вышеописанной конструкции, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, устройство для производства спрессованного железа может использоваться для его производства из большого количества восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо. Кроме того, поскольку установка для производства расплавленного железа включает в себя предлагаемое устройство для производства спрессованного железа, можно обеспечить производство расплавленного железа хорошего качества.

Хотя изобретение проиллюстрировано и описано выше со ссылкой на приведенные примеры реализации, очевидна возможность различных изменений приведенных конструкций и деталей, не противоречащих сущности и объему изобретения, определяемых в прилагаемой формуле изобретения.

Настоящее изобретение относится к производству спрессованного железа из восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо. Устройство для производства спрессованного железа содержит загрузочный бункер, шнековые питатели, установленные внутри загрузочного бункера и образующие острый угол с вертикалью, и пару валков, установленных с зазором между ними. Шнековые питатели выгружают восстановленные материалы из загрузочного бункера. Пара валков уплотняет выгружаемые восстановленные материалы с получением спрессованного железа. Шнековые питатели установлены рядом друг с другом вдоль осей валков так, что продолжения центральных осей шнековых питателей проходят через зазор между валками с пересечением. Изобретение направлено на крупномасштабное производство спрессованного железа без его разрушения из восстановленных материалов при их равномерной подаче по длине валков. 2 н. и 62 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Устройство для производства спрессованного железа, содержащее загрузочный бункер для загрузки в него восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, шнековые питатели, установленные внутри загрузочного бункера и образующие острый угол с вертикалью, выгружающие восстановленные материалы из загрузочного бункера, и пару валков, установленных с зазором между ними, уплотняющих восстановленные материалы, выгружаемые из загрузочного бункера шнековыми питателями, с получением спрессованного железа, отличающееся тем, что шнековые питатели установлены рядом друг с другом вдоль осей валков так, что продолжения центральных осей шнековых питателей проходят через зазор между валками с пересечением.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плоскость, в которой лежат центральные оси шнековых питателей, пересекает плоскость, в которой лежат оси валков, под прямым углом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол между центральной осью каждого шнекового питателя и вертикалью находится в пределах от 7 до 9°.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что угол между центральной осью каждого шнекового питателя и вертикалью составляет 8°.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что продолжения центральных осей шнековых питателей пересекаются на вертикальной линии, которая проходит через центр зазора между валками.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо, которые подают на валки, одинаково по длине валков.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что загрузочный бункер предназначен для загрузки в него восстановленных материалов, содержащих добавки.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит подающую коробку, установленную под загрузочным бункером, которая подает восстановленные материалы на валки и образует выпуклое пространство под загрузочным бункером, обращенное к подающей коробке.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в подающую коробку вставлены направляющие трубы.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что подающая коробка содержит наклонную центральную часть, которая образует выпуклость в направлении загрузочного бункера, и периферические части, соединенные с каждым концом центральной части.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что угол наклона центральной части подающей коробки относительно горизонтали такой же, что и угол наклона торцевых поверхностей направляющих труб относительно горизонтали.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что нижняя поверхность центральной части подающей коробки обращена к поверхности валков.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что нижняя поверхность центральной части подающей коробки имеет несколько выступающих участков, расположенных вдоль валков.

14. Устройство по п.8, отличающееся тем, что с обеих сторон валков расположены опорные части, на которые валки опираются при вращении и которые выступают со стороны нижней поверхности подающей коробки.

15. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в подающей коробке выполнен канал охлаждения, который охватывает сквозные отверстия для установки направляющих труб.

16. Устройство по п.9, отличающееся тем, что впускное и выпускное отверстия канала охлаждения выполнены в подающей коробке между направляющими трубами.

17. Устройство по п.8, отличающееся тем, что восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, поступают в плотно закрываемую подающую коробку.

18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что загрузочный бункер содержит направляющие трубы, проходящие в зазор между валками, при этом концевая часть каждой из направляющих труб, соответствующая ее максимальной длине, выступает в подающую коробку.

19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что загрузочный бункер содержит направляющие трубы, проходящие к зазору между валками и выполненные с наклоном относительно вертикали, при этом концевые части труб расположены по разные стороны от центра зазора в направлении осей валков.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что торцы направляющих труб выполнены овальными.

21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что направляющие трубы выполнены удлиняемыми по мере удаления от центра зазора.

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что на внешней поверхности направляющих труб выполнен ступенчатый участок.

23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что разность максимальной и минимальной длин направляющих труб находится в пределах от 0,54 до 1,15 r, где r - внутренний радиус направляющей трубы.

24. Устройство по п.21, отличающееся тем, что плоскость, проходящая через края направляющих труб, соответствующие их максимальным и минимальным длинам, по существу перпендикулярна плоскости, в которой лежат оси валков.

25. Устройство по п.21, отличающееся тем, что угол между торцевой поверхностью каждой направляющей трубы и горизонталью находится в пределах от 20 до 35°.

26. Устройство по п.19, отличающееся тем, что через направляющие трубы проходит хладагент.

27. Устройство по п.19, отличающееся тем, что внутренний радиус направляющих труб возрастает в направлении выгрузки восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо.

28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что отношение максимальной длины направляющих труб к разности внутреннего радиуса входного отверстия направляющих труб и внутреннего радиуса выходного отверстия направляющих труб находится в пределах от 75 до 100.

29. Устройство по п.19, отличающееся тем, что каждая направляющая труба содержит внутреннюю трубу, через которую проходят восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, и внешнюю трубу, охватывающую внутреннюю трубу.

30. Устройство по п.29, отличающееся тем, что между внутренней и внешней направляющими трубами проходит хладагент.

31. Устройство по п.30, отличающееся тем, что на внешней трубе направляющей трубы со стороны ее внутренней трубы выполнена спиральная канавка, по которой проходит хладагент.

32. Устройство по п.31, отличающееся тем, что спиральные канавки имеют полукруглое поперечное сечение.

33. Устройство по п.30, отличающееся тем, что хладагентом является азот.

34. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на каждом шнековом питателе установлены один или несколько скребков для удаления налипших на внутреннюю стенку загрузочного бункера восстановленных материалов, содержащих мелкодисперсное восстановленное железо.

35. Устройство по п.34, отличающееся тем, что скребковая поверхность скребков проходит вдоль внутренней стенки загрузочного бункера на постоянном расстоянии от нее.

36. Устройство по п.35, отличающееся тем, что между скребковой поверхностью, расположенной на расстоянии от шнекового питателя, и шнековым питателем образован зазор.

37. Устройство по п.35, отличающееся тем, что оба конца скребковой поверхности отогнуты и жестко соединены со шнековым питателем.

38. Устройство по п.37, отличающееся тем, что оба конца скребковой поверхности отогнуты по кривой.

39. Устройство по п.35, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из двух сторон скребковой поверхности предпочтительно выполнена с наклоном в направлении вращения шнекового питателя.

40. Устройство по п.37, отличающееся тем, что отогнутые участки скребка, удаляющего восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо и налипшие на наклонную поверхность внутренней стенки загрузочного бункера, которые отогнуты от обоих концов скребковых поверхностей и проходят в направлении поверхностей шнековых питателей, выполнены неодинаковыми.

41. Устройство по п.40, отличающееся тем, что на нижнем участке центральной оси каждого шнекового питателя установлен шнек, а скребок, имеющий неодинаковые отогнутые участки, установлен непосредственно над верхним участком шнека.

42. Устройство по п.34, отличающееся тем, что каждый скребок содержит скребковый элемент, удаляющий восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, налипшие на внутреннюю стенку загрузочного бункера, и два опорных элемента, соединенных с обоими концами скребкового элемента и закрепленных на шнековом питателе.

43. Устройство по п.42, отличающееся тем, что опорные элементы представляют собой винты, закрепленные на шнековом питателе.

44. Устройство по п.42, отличающееся тем, что скребковый элемент содержит скребковую поверхность, удаляющую восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, налипшие на внутреннюю стенку загрузочного бункера, при этом скребковый элемент отогнут от скребковой поверхности и соединен с опорным элементом.

45. Устройство по п.44, отличающееся тем, что отогнутые участки скребка, удаляющего восстановленные материалы, содержащие мелкодисперсное восстановленное железо, налипшие на наклонную поверхность внутренней стенки загрузочного бункера, которые отогнуты от концов скребковых поверхностей и соединены с опорными элементами, выполнены неодинаковыми.

46. Устройство по п.45, отличающееся тем, что скребок содержит первую опорную часть, установленную на шнековом питателе, и вторую опорную часть, расположенную под первой опорной частью и установленную на шнековом питателе, при этом отогнутый участок, соединенный с первым опорным элементом, длиннее отогнутого участка, соединенного со вторым опорным элементом.

47. Устройство по п.34, отличающееся тем, что вдоль каждого шнекового питателя установлены два или более скребка.

48. Устройство по п.47, отличающееся тем, что указанные два или более скребка установлены на шнековом питателе попеременно в противоположных направлениях, а шнековый питатель расположен между скребками.

49. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит корпус, охватывающий валки, и скребки, установленные вдоль валков, соединенные с внутренними сторонами корпуса валков и удаляющие спрессованное железо, налипшее на поверхность валков, при этом скребки установлены без касания валков.

50. Устройство по п.49, отличающееся тем, что скребки установлены под валками.

51. Устройство по п.49, отличающееся тем, что первая поверхность каждого скребка, взаимодействующая с удаляемым спрессованным железом, образует острый угол со второй поверхностью скребка, обращенной к поверхности валков.

52. Устройство по п.51, отличающееся тем, что указанный острый угол находится в пределах от 30 до 60°.

53. Устройство по п.49, отличающееся тем, что расстояние между каждым скребком и валками меньше или равно расстоянию между валками.

54. Устройство по п.53, отличающееся тем, что расстояние между скребками и валками находится в пределах от 2 до 4 мм.

55. Устройство по п.49, отличающееся тем, что каждый скребок содержит скребковые ролики, связанные с валками, обеспечивающие при вращении удаление налипшего на валки спрессованного железа.

56. Устройство по п.55, отличающееся тем, что каждый скребковый ролик содержит скребковые части, обеспечивающие при вращении удаление налипшего на валки спрессованного железа, и крепежную часть, обеспечивающую опору для скребковых частей.

57. Устройство по п.56, отличающееся тем, что скребковые части скребковых роликов отделены друг от друга.

58. Устройство по п.56, отличающееся тем, что внешняя поверхность скребковых частей имеет переходящие друг в друга вогнутый и выступающий участки.

59. Устройство по п.58, отличающееся тем, что поверхности валков имеют несколько вогнутых участков, причем вогнутые участки валков находятся напротив выступающих участков скребковых роликов.

60. Устройство по п.55, отличающееся тем, что расстояние между валками и соответствующими скребками валков находится в пределах от 3 до 5 мм.

61. Устройство по п.55, отличающееся тем, что каждый скребок дополнительно содержит ротор, установленный вдоль валков с соединением с внутренними сторонами корпуса валков, и два крепежных блока для крепления обоих концов ротора, при этом на роторе установлено несколько скребковых роликов.

62. Устройство по п.61, отличающееся тем, что каждый скребок дополнительно содержит втулку, вставленную между каждым скребковым роликом и ротором, крышки, предотвращающие выпадение скребковых роликов и втулок, стопор для фиксации каждой крышки на роторе и крепежный элемент для крепления каждого крепежного блока на корпусе валков.

63. Установка для производства расплавленного железа, содержащая устройство для производства спрессованного железа по п.1, дробилку для измельчения спрессованного железа, выгружаемого из устройства для производства спрессованного железа, и газогенераторную плавильную печь для плавления загруженного измельченного спрессованного железа.

64. Установка по п.63, в которой в газогенераторную плавильную печь загружен кусковой уголь и/или угольные брикеты.